KR20210054643A - 압축기 - Google Patents

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이경호
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Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 냉매를 압축하는 압축부 윤활에 필요한 오일을 효과적이고 원활하게 공급할 수 있는 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 케이스; 상기 케이스의 내측에 장착되는 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 내측에서 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하는 구동모터; 상기 케이스 내부에서 상기 구동모터의 일측(downstream side)과 상기 케이스에 의해 정의되며, 압축된 냉매와 윤활 오일의 원심 분리가 수행되는 원심분리 공간; 상기 케이스에 구비되어 상기 원심분리공간 내부의 냉매를 상기 케이스 외부로 토출시키는 토출관; 상기 로터에 결합되어 회전하며, 오일 공급 유로가 형성된 회전축; 상기 구동모터의 타측(upsteam side)에 구비되며, 상기 회전축의 회전에 의해서 냉매가 압축되는 압축부; 상기 회전축 하단에 구비되어, 상기 회전축과 일체로 회전하여 오일을 펌핑하는 펌프 어셈블리; 그리고 상기 펌프 어셈블리와 상기 케이스 내부에 형성되는 저유 공간 사이의 오일 공급로를 형성하는 오일 픽업을 포함함을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}
본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 냉매를 압축하는 압축부 윤활에 필요한 오일을 효과적이고 원활하게 공급할 수 있는 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉장고나 에어컨과 같은 냉매 압축식 냉동사이클(이하, 냉동사이클로 약칭함)에 적용되고 있다.
압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기 및 로터리식 압축기로 구분될 수 있으며, 로터리식 압축기에는 스크롤식 압축기가 포함될 수 있다.
스크롤 압축기는 구동모터와 압축부의 위치에 따라 상부 압축식 또는 하부 압축식으로 구분될 수 있다. 상부 압축식은 압축부가 구동모터보다 상측에 위치하는 방식이고, 하부 압축식은 압축부가 구동모터보다 하측에 위치하는 방식이다.
즉, 구동모터와 압축부의 상대적인 위치에 따라 압축기를 달리 명명할 수 있다. 압축기는 수직 장착이 아닌 수평 장착이 가능할 수 있다. 따라서, 구동모터와 압축부의 상대적인 위치에 따라 보다 일반화하여 압축기를 명명할 수 있다. 압축기 내에서 냉매의 흐름 방향과 구동모터의 위치에 따라, 구동모터의 상류측(upsteam)에서 냉매의 압축이 수행되고 구동모터의 하류측(downstream)에서 냉매가 토출되는 압축기를 상류측 압축기라 할 수 있다. 그리고 구동모터의 하류측(upsteam)에서 냉매의 압축이 수행되고 냉매가 토출되는 압축기를 하류측 압축기라 할 수 있다.
압축기는 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링 영역과 냉매가 압축되는 압축 영역이 구비된다. 베어링 영역과 압축 영역에는 기계적인 마찰이 발생하게 되는데, 이러한 마찰을 줄이고 회전축과 압축부가 원활히 구동되도록 오일이 공급된다. 따라서, 원활하고 효과적인 오일 공급은 지속적인 해결 과제라 할 수 있다.
일반적인 오일 공급 방식은 고압과 저압 사이의 압력차이를 이용하는 것이다. 케이스 내의 고압 공간인 하부 저유 공간과 냉매가 압축되는 압축실의 저압 공간 사이의 압력 차이를 이용하는 것이다. 즉, 하부 저유 공간과 압축실 저압 공간 사이에 오일 유로를 형성하여, 압력 차이로 인해서 오일이 공급되는 것이다.
그러나 이러한 차압 이용 방식인 경우에는 압력 차이가 크지 않은 운전 영역, 즉 저압력비 운전 영역에서 효과적이고 원활한 오일 공급이 지속적으로 유지되기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제는, 압축기의 운전 영역이 저속에서부터 고속까지 확장될 수 있는 가능성을 저하시킨다. 왜냐하면, 오일 공급 문제로 인해서 저속 운전이 제한될 수 밖에 없기 때문이다.
따라서, 넓은 운전 영역을 제공할 수 있으며 효과적이고 원활한 오일 공급이 가능한 압축기를 제공할 필요가 있다.
본 발명은 기본적으로 종래 스크롤 압축기의 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 압력 차이가 부족한 저압력비 운전 영역에서도 효과적이고 원활한 오일 공급이 가능한 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 차압 방식의 오일 공급과 펌프를 통한 오일 공급을 병행하여, 넓은 운전 영역을 갖는 압축기를 제공하고자 한다. 특히, 종래의 차압 방식의 오일 공급을 위한 구성들에서의 변경을 최소화하여 용이하게 펌프를 적용할 수 있는 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 오일을 공급하기 위한 펌프 어셈블리가 중심이 정확하게 맞춰져 장착될 수 있고, 중심이 견고히 고정될 수 있는 압축기를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 케이스; 상기 케이스의 내측에 장착되는 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 내측에서 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하는 구동모터; 상기 케이스 내부에서 상기 구동모터의 일측(downstream side)과 상기 케이스에 의해 정의되며, 압축된 냉매와 윤활 오일의 원심 분리가 수행되는 원심분리 공간; 상기 케이스에 구비되어 상기 원심분리공간 내부의 냉매를 상기 케이스 외부로 토출시키는 토출관; 상기 로터에 결합되어 회전하며, 오일 공급 유로가 형성된 회전축; 상기 구동모터의 타측(upsteam side)에 구비되며, 상기 회전축의 회전에 의해서 냉매가 압축되는 압축부; 상기 회전축 하단에 구비되어, 상기 회전축과 일체로 회전하여 오일을 펌핑하는 펌프 어셈블리; 그리고 상기 펌프 어셈블리와 상기 케이스 내부에 형성되는 저유 공간 사이의 오일 공급로를 형성하는 오일 픽업을 포함함을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.
상기 압축부는, 상기 압축부로부터 토출된 압축 냉매를 수용하여 상기 토출관으로 안내하도록 구비되는 머플러를 포함할 수 있다.
상기 압축부는, 고정 스크롤과 상기 고정 스크롤에 대해서 선회 이동을 통해서 냉매를 압축하도록 구비되는 선회 스크롤을 포함할 수 있다.
상기 고정 스크롤의 중심에는 상기 회전축이 관통되어 수용되는 축수부가 구비되며, 상기 축수부는 상기 저유 공간 방향으로 돌출된 제1보스를 포함포함할 수 있다.
상기 머플러의 중심에는 상기 구동 모터 방향으로 함몰되어 상기 펌프 어셈블리가 장착되는 펌프 장착부가 형성됨이 바람직하다.
상기 펌프 장착부의 중심에는 상기 회전축이 관통되어 수용되는 축수부가 구비되며, 상기 축수부는 상기 구동 모터 방향으로 돌출된 제2보스를 포함할 수 있다.
상기 제2보스 내부로 상기 제1보스의 적어도 일부가 삽입되어, 상기 제1보스와 제2보스가 중첩되는 것이 바람직하다.
상기 펌프 어셈블리는, 상기 회전축과 연결되는 오일펌프와 상기 오일펌프를 수용하는 펌프 하우징을 포함할 수 있다.
상기 펌프 하우징은, 상기 머플러의 펌프 장착부에 삽입 장착되는 상부 하우징과 상기 상부 하우징과 결합되는 하부 하우징을 포함할 수 있다.
상기 상부 하우징에는 상기 회전축이 관통되어 수용되는 축수부가 구비되며, 상기 축수부는 상기 구동 모터 방향으로 돌출된 제3보스를 포함할 수 있다.
상기 제1보스 내부로 상기 제3보스의 적어도 일부가 삽입되어, 상기 제1보스와 제3보스가 중첩되는 것이 바람직하다.
상기 하부 하우징에는, 상기 회전축의 말단이 삽입되어 지지되는 말단 축수부가 구비됨이 바람직하다.
상기 상부 하우징의 축수부와 상기 하부 하우징 말단 축수부 사이에는 상기 오일펌프가 장착되는 펌핑 공간이 형성되며, 상기 하부 하우징에는 상기 펌핑 공간과 상기 저유 공간과 연통시키기 위한 연통부가 형성됨이 바람직하다.
상기 연통부는, 상기 오일 픽업이 삽입 장착되는 픽업 장착홈를 포함할 수 있다.
상기 회전축은, 상기 구동 모터와 결합되는 모터 결합부; 상기 모터부에서 연장되는 메인 베어링 결합부; 상기 메인 베어링 결합부에서 연장되어 상기 선회 스크롤과 결합되는 편심 결합부; 상기 편심부에서 연장되는 서브 베어링 결합부; 그리고 기 서브 베어링 결합부에서 연장되어, 상기 펌프 어셈블리와 결합되는 펌프 결합부를 포함할 수 있다.
상기 회전축은 하나의 바(bar)를 기계 가공하여 일체로 형성됨이 바람직하다.
상기 모터 결합부, 메인 베어링 결합부, 상기 서브 베어링 결합부 그리고 펌프 결합부는 동축을 갖고, 상기 펌프 결합부의 외경이 가장 작은 것이 바람직하다.
전술한 실시예들에서의 특징들은, 모순되거나 배타적이니 않는 한, 다른 실시예에서 복합적으로 적용될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 압력 차이가 부족한 저압력비 운전 영역에서도 효과적이고 원활한 오일 공급이 가능한 압축기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 오일을 공급하기 위한 펌프 어셈블리가 중심이 정확하게 맞춰져 장착될 수 있고, 중심이 견고히 고정될 수 있는 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 적용될 수 있는 압축기의 일례를 도시한 단면도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기에서 펌프 장착 구조를 도시한 단면도이며,
도 3은 도 2에 도시된 고정 스크롤의 단면도이며,
도 4는 도 2에 도시된 머플러의 단면도이며,
도 5는 도 2에 도시된 펌프 어셈블리의 분해 단면도이며,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기에서의 회전축을 도시한 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 적용될 수 있는 압축기에 대해서 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 적용될 수 있는 스크롤 압축기의 단면을 도시하고 있다. 압축부가 구동모터의 하부에 위치하므로 하부 압축식 압축기 또는 상류측 압축기라 할 수 있다.
설명의 편의상 수직으로 위치되는 압축기를 기준으로 상측/하측 위치를 명명할 수 있다. 냉매의 흐름과 구동모터(120)의 위치를 기준으로 상류측/하류측 위치를 명명할 수 있다. 동일한 압축기에서 상부(upper)는 하류측(downstream)을 의미하고 하부(lower)는 상류측(upsteam)을 의미할 것이다.
본 발명에 따른 압축기는 케이스(110), 구동모터(120), 압축부(100) 및 회전축(126)을 포함할 수 있다.
상기 케이스(110)는 내부 공간을 구비하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 오일이 저장되는 저유 공간이 케이스(110)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 저유 공간은 후술할 제4공간(V4)을 의미할 수 있다. 즉, 후술할 제4공간(V4)이 상기 저유 공간으로 형성될 수 있다.
또한, 압축된 냉매를 토출하기 위한 냉매 토출관(116)이 상부에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 케이스(110)의 내부공간은 구동모터(110)의 상측에 배치되는 제1공간(V1), 구동모터(120)와 압축부(100)의 사이에 배치되는 제2공간(V2), 후술할 토출커버(170)에 의해 구획되는 제3공간(V3) 및 압축부(100)의 하측에 배치되는 제4공간(V4)을 포함할 수 있다.
상기 제1공간(V1)은 압축된 냉매와 윤활 오일의 원심 분리가 수행되는 공간이라 할 수 있다. 즉, 압축된 냉매가 토출관(116)을 통해서 압축기 외부로 토출되기 전에 냉매와 오일 사이의 원심 분리를 통해서 실질적으로 냉매만 토출관(116)으로 토출될 수 있다. 이러한 원심 분리 공간(V1)은 케이스(110) 내부에서 구동모터의 일측(downstream side)과 상기 케이스(110)에 의해서 정의된다.
상기 케이스(110)는 원통형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스(110)는 상단 및 하단이 개방된 원통 쉘(111)을 포함할 수 있다.
상기 원통 쉘(111)의 상부에는 상부 쉘(112)이 설치되고, 원통 쉘(111)의 하부에는 하부 쉘(114)이 설치될 수 있다. 상부 및 하부 쉘(112, 114)은 예를 들어, 용접으로 원통 쉘(111)에 결합되어 내부공간을 형성할 수 있다.
상부 쉘(112)에는 냉매 토출관(116)이 설치될 수 있다. 압축부(100)에서 압축된 냉매는 상기 냉매 토출관(116)을 통해 외부로 토출될 수 있다. 예를 들어, 압축부(100)에서 압축된 냉매는 제3공간(V3), 제2공간(V2) 및 제1공간(V1)을 순차적으로 경유한 후에, 상기 냉매 토출관(116)을 통해 외부로 토출될 수 있다.
도 1에는 일반적인 구성으로 압축기와 연결되는 오일 분리장치 또는 오일 회수장치가 도시되어 있지 않다. 이는 본 실시예에 따른 압축기에서는 별도의 오일 분리장치가 요구되지 않을 정도로 충분히 효과적으로 오일이 분리될 수 있음을 의미하는 것이다.
하부 쉘(114)은 오일을 저장할 수 있는 저유 공간인 상기 제4공간(V4)을 구획할 수 있다. 제4공간(V4)은 압축기가 원활하게 작동될 수 있도록 압축부(100)에 오일을 공급하는 오일챔버로서의 기능을 수행할 수 있다.
또한 원통 쉘(111)의 측면에는 압축될 냉매가 유입되는 통로인 냉매 흡입관(118)이 설치될 수 있다. 냉매 흡입관(118)은 후술할 고정 스크롤(150)의 측면을 따라 압축실(S1)까지 관통되어 설치될 수 있다.
상기 구동모터(120)는 상기 케이스(110) 내측에 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 구동모터(120)는 상기 케이스(110)의 내측에서 상기 압축부(100)보다 상측에 배치될 수 있다.
상기 구동모터(120)는 스테이터(122) 및 로터(124)를 포함할 수 있다. 스테이터(122)는 예를 들어, 원통형일 수 있으며, 케이스(110)에 고정될 수 있다. 스테이터(122)에는 코일(122a)이 권선될 수 있다. 또한 로터(124)의 외주면과 스테이터(122)의 내주면 사이에는 압축부(100)에서 토출되는 냉매 또는 오일이 통과하도록 냉매유로홈(112a)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 냉매유로홈(112a)은 상기 스테이터(122)의 내주면과 로터(124)의 외주면에 의해 구획될 수 있다.
로터(124)는 스테이터(122)의 반경방향 내측에 배치되고, 회전동력을 발생시킬 수 있다. 즉, 로터(124)는 그 중심에 회전축(126)이 압입되어 회전축(126)과 함께 회전운동할 수 있다. 로터(124)에 의해 발생된 회전동력은 회전축(126)을 통하여 압축부(100)에 전달될 수 있다.
상기 압축부(100)는 상기 구동모터(120)에 결합되어 냉매를 압축하도록 형성될 수 있다. 상기 압축부(100)는 상기 구동모터(120)에 연결된 상기 회전축(126)이 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 압축부(100)는 상방 및 하방으로 돌출된 축수부를 구비할 수 있으며, 회전축(126)은 상기 축수부의 적어도 일부를 관통할 수 있다. 예를 들어, 상기 축수부는 압축부(100)로부터 상방으로 돌출된 제1 축수부 및 하방으로 돌출된 제2 축수부를 포함할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
상기 압축부(110)는 메인 프레임(130), 고정 스크롤(150) 및 선회 스크롤(140)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 압축부(100)는 올담링(Oldham's ring)(135)을 더 구비할 수 있다. 올담링(135)은 선회 스크롤(140)과 메인 프레임(130) 사이에 설치될 수 있다. 또한 올담링(135)은 선회 스크롤(140)의 자전을 방지하면서 고정 스크롤(150) 상에서의 선회 스크롤(140)의 선회 운동을 가능하게 한다.
메인 프레임(130)은 구동모터(120)의 하부에 구비되고, 압축부(100)의 상부를 형성할 수 있다.
메인 프레임(130)에는 대략 원형을 갖는 프레임 경판부(이하, '제1 경판부'라 함)(132), 제1 경판부(132)의 중앙에 구비되고 회전축(126)이 관통하는 프레임 축수부(이하, '제1 축수부'라 함)(132a), 및 제1 경판부(132)의 외주부에서 하부로 돌출되는 프레임 측벽부(이하, '제1 측벽부'라 함)(131)가 구비될 수 있다.
제1 측벽부(131)는 외주부가 원통 쉘(111)의 내주면과 접하고, 하단부가 후술할 고정 스크롤 측벽부(155)의 상단부와 접할 수 있다.
제1 측벽부(131)에는 제1 측벽부(131)의 내부를 축 방향으로 관통하여 냉매 통로를 이루는 프레임 토출공(131a)이 구비될 수 있다. 프레임 토출공(131a)은 입구가 후술할 고정 스크롤 토출공(155a)의 출구와 연통되고, 출구가 제2 공간(V2)과 연통될 수 있다. 서로 연통되는 상기 프레임 토출공(131a)과 상기 고정 스크롤 토출공(155a)은 제2토출공(131a, 155a)으로 나타낼 수 있다.
상기 프레임 토출공(131a)은 메인 프레임(130)의 둘레를 따라서 복수개가 구비될 수 있다. 그리고, 고정 스크롤 토출공(155a) 역시, 상기 프레임 토출공(131a)에 대응하도록 고정 스크롤(150)의 둘레를 따라서 복수개가 구비될 수 있다.
제1 축수부(132a)는 제1 경판부(132)의 상면에서 구동모터(120) 측으로 돌출 형성될 수 있다. 또한 제1 축수부(132a)에는 후술할 회전축(126)의 메인 베어링부(126c)가 관통 지지되도록 제1 베어링부가 형성될 수 있다.
즉, 메인 프레임(130)의 중심에는 제1 베어링부를 이루는 회전축(126)의 메인 베어링부(126c)가 회전 가능하게 삽입되어 지지되는 제1 축수부(132a)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.
제1 경판부(132)의 상면에는 제1 축수부(132a)와 회전축(126) 사이에서 토출되는 오일을 포집하는 오일포켓(132b)이 형성될 수 있다.
오일포켓(132b)은 제1 경판부(132)의 상면에 오목하게 형성되고, 제1 축수부(132a)의 둘레를 따라 환형으로 형성될 수 있다. 또한, 메인 프레임(130)의 저면에는 고정 스크롤(150) 및 선회 스크롤(140)과 함께 공간을 형성하여 그 공간의 압력에 의해 선회 스크롤(140)을 지지하도록 배압실(S2)이 형성될 수 있다.
참고로, 배압실(S2)은 중간압 영역(즉, 중간압실)을 포함할 수 있고, 회전축(126)에 구비된 오일 공급 유로(126a)는 배압실(S2)보다 압력이 높은 고압 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 배압실과 오일 공급 유로 사이의 압력 차이에 의해서, 오일이 오일 공급 유로를 통해 각각의 목표 구성 요소로 공급될 수 있다. 그러나, 이러한 압력 차이 즉 차압에 의한 오일 공급은 차압이 낮은 저부하 운전 영역에서는 충분치 못하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여 후술하는 실시예가 제공될 수 있다.
이러한 고압 영역과 중간압 영역을 구분하기 위해 메인 프레임(130) 및 선회 스크롤(140) 사이에 배압 씰(seal)(180)이 구비될 수 있고, 배압 씰(180)은 예를 들어, 밀봉 부재 역할을 할 수 있다.
또한 메인 프레임(130)은 고정 스크롤(150)과 결합하여 선회 스크롤(140)이 선회 가능하도록 설치될 수 있는 공간을 형성할 수 있다.
상기 고정 스크롤(150)은 메인 프레임(130)의 하부에 구비될 수 있다. 즉, 메인 프레임(130)의 저면에는 제1 스크롤을 이루는 고정 스크롤(150)이 결합될 수 있다.
고정 스크롤(150)은 대략 원형을 갖는 고정 스크롤 경판부(이하, '제2 경판부'라 함)(154), 제2 경판부(154)의 외주부에서 상부로 돌출되는 고정 스크롤 측벽부(이하, '제2 측벽부'라 함)(155), 제2 경판부(154)의 상면에서 돌출되고 후술할 선회 스크롤(140)의 선회랩(141)과 맞물려 압축실(S1)을 형성하는 고정랩(151), 및 제2 경판부(154)의 배면 중앙에 형성되고 회전축(126)이 관통하는 고정 스크롤 축수부(이하, '제2 축수부'라 함)(152)를 구비할 수 있다.
상기 압축부(100)는 압축된 냉매를 토출커버(170)로 토출하는 제1토출공(153) 및 상기 제1토출공(153)으로부터 상기 압축부(100)의 반경방향 외측으로 이격되고 압축된 냉매를 상기 냉매 토출관(116)을 향해 안내하는 전술한 제2토출공(131a, 155a)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 경판부(154)에는 압축된 냉매를 압축실(S1)로부터 토출커버(170)의 내부공간으로 안내하는 제1토출공(153)이 형성될 수 있다. 또한 제1토출공(153)의 위치는 요구되는 토출압 등을 고려하여 임의로 설정될 수 있다.
제1토출공(153)이 하부 쉘(114)을 향해 형성됨에 따라 고정 스크롤(150)의 저면에는, 압축부로부터 토출되는 냉매를 후술할 고정 스크롤 토출공(155a)으로 안내하기 위한 토출커버(170)가 결합될 수 있다.
토출커버(170)는 압축부(100)의 하단에 밀봉결합될 수 있다. 상기 토출커버(170)는 상기 압축부(100)에서 압축된 냉매를 상기 냉매 토출관(116)을 향해 안내하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 토출커버(170)는 냉매의 토출유로와 제4공간(V4)을 분리할 수 있도록 고정 스크롤(150)의 저면에 밀봉 결합될 수 있다.
또한 토출커버(170)에는, 제2 베어링부를 이루는 회전축(126)의 서브 베어링부(126g)에 결합되어 케이스(110)의 제4공간(V4)에 수용된 오일에 적어도 일부가 잠기는 오일피더(171)가 관통하도록 관통구멍(176)이 형성될 수 있다.
한편, 제2 측벽부(155)에는 그 제2 측벽부(155)의 내부를 축 방향으로 관통하여 프레임 토출공(131a)과 함께 냉매 통로를 이루는 고정 스크롤 토출공(155a)이 구비될 수 있다.
고정 스크롤 토출공(155a)은 프레임 토출공(131a)에 대응되게 형성되고, 입구가 토출커버(170)의 내부공간과 연통되고, 출구가 프레임 토출공(131a)의 입구와 연통될 수 있다.
고정 스크롤 토출공(155a)과 프레임 토출공(131a)은, 압축실(S1)에서 토출커버(170)의 내부공간으로 토출된 냉매가 제2 공간(V2)으로 안내되도록, 제3 공간(V3)과 제2 공간(V2)을 연통시킬 수 있다.
그리고, 제2 측벽부(155)에는 냉매 흡입관(118)이 압축실(S1)의 흡입 측에 연통되도록 설치될 수 있다. 또한 냉매 흡입관(118)은 고정 스크롤 토출공(155a)과 이격되게 설치될 수 있다.
제2 축수부(152)는 제2 경판부(154)의 하면에서 제4공간(V4) 측으로 돌출 형성될 수 있다. 또한, 제2 축수부(152)에는 회전축(126)의 서브 베어링부(126g)가 삽입되어 지지되도록 제2 베어링부가 구비될 수 있다.
그리고, 제2 축수부(152)는 하단부가 회전축(126)의 서브 베어링부(126g) 하단을 지지하여 스러스트 베어링면을 이루도록 축 중심을 향해 절곡될 수 있다.
상기 선회 스크롤(140)은 메인 프레임(130)과 고정 스크롤(150)의 사이에 배치될 수 있으며, 제2 스크롤을 형성할 수 있다.
구체적으로, 선회 스크롤(140)은 회전축(126)에 결합되어 선회운동을 하면서 고정 스크롤(150)과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실(S1)을 형성할 수 있다.
선회 스크롤(140)은 대략 원형을 갖는 선회 스크롤 경판부(이하, '제3 경판부'라 함)(145), 제3 경판부(145)의 하면에서 돌출되어 고정랩(151)과 맞물리는 선회랩(141) 및 제3 경판부(145)의 중앙에 구비되고 회전축(126)의 편심부(126f)에 회전 가능하게 결합되는 회전축 결합부(142)를 포함할 수 있다.
상기 제3 경판부(145)의 외주부는 제2 측벽부(155)의 상단부에 위치하고, 선회랩(141)의 하단부는 제2 경판부(154)의 상면에 밀착되어, 고정 스크롤(150)에 지지될 수 있다.
참고로, 선회 스크롤(140)의 상면에는 후술할 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)을 통해 토출된 오일을 중간압실로 안내하기 위한 포켓 홈(185)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 포켓 홈(185)은 제3 경판부(145)의 상면에 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 포켓 홈(185)은 배압 씰(180)과 회전축(126) 사이에서 제3 경판부(145)의 상면에 형성될 수 있다.
또한 포켓 홈(185)은 도면에 도시된 바와 같이, 회전축(126)의 양 옆에 하나 이상이 형성될 수 있다. 포켓 홈(185)은 배압 씰(180)과 회전축(126) 사이에서, 제3 경판부(145)의 상면에 회전축(126)을 중심으로 환형으로 형성될 수도 있다.
회전축 결합부(142)의 외주부는 선회랩(141)과 연결되어 압축과정에서 고정랩(151)과 함께 압축실(S1)을 형성하는 역할을 하게 된다.
고정랩(151)과 선회랩(141)은 인볼류트 형상으로 형성될 수 있다. 인볼류트 형상은 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적에 해당되는 곡선을 의미할 수 있다.
또한 회전축 결합부(142)에는 회전축(126)의 편심부(126f)가 삽입될 수 있다. 회전축 결합부(142)에 삽입된 편심부(126f)는 선회랩(141) 또는 고정랩(151)과 압축기의 반경방향으로 중첩될 수 있다.
여기에서, 반경방향은 축방향(즉, 상하방향)과 직교하는 방향(즉, 좌우방향)을 의미할 수 있다.
상기와 같이, 회전축(126)의 편심부(126f)가 제3 경판부(145)를 관통하여 선회랩(141)과 반경방향으로 중첩되는 경우, 냉매의 반발력과 압축력이 제3 경판부(145)를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 일정 부분 상쇄될 수 있다.
또한 회전축(126)은 구동모터(120)에 결합되며, 케이스(110)의 저유 공간인 제4공간(V4)에 담긴 오일을 상부로 안내하기 위한 오일 공급 유로(126a)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 회전축(126)은 그 상부가 로터(124)의 중심에 압입되어 결합되고, 그 하부는 압축부(100)에 결합되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
회전축(126)은 구동모터(120)의 회전력을 압축부(100)의 선회 스크롤(140)에 전달할 수 있다. 이를 통해 회전축(126)에 편심 결합된 선회 스크롤(140)이 고정 스크롤(150)에 대해 선회운동을 할 수 있다.
이러한 회전축(126)의 하부에는 메인 프레임(130)의 제1 축수부(132a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 메인 베어링부(126c)가 형성될 수 있다. 또한 메인 베어링부(126c)의 하부에는 고정 스크롤(150)의 제2 축수부(152)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 서브 베어링부(126g)가 형성될 수 있다. 그리고 메인 베어링부(126c)와 서브 베어링부(126g) 사이에는 선회 스크롤(140)의 회전축 결합부(142)에 삽입되어 결합되도록 편심부(126f)가 형성될 수 있다.
메인 베어링부(126c)와 서브 베어링부(126g)는 동일 축중심을 가지도록 동축 선상에 형성되고, 편심부(126f)는 메인 베어링부(126c) 또는 서브 베어링부(126g)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다.
편심부(126f)는 그 외경이 메인 베어링부(126c)의 외경보다는 작게, 서브 베어링부(126g)의 외경보다는 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 회전축(126)을 각각의 축수부(132a, 152)와 회전축 결합부(142)를 통과하여 결합시키는데 유리할 수 있다.
그리고 회전축(126)의 내부에는 저유 공간인 제4공간(V4)의 오일을 각 베어링부(126c, 126g)의 외주면과 편심부(126f)의 외주면에 공급하기 위한 오일 공급 유로(126a)가 형성될 수 있다. 또한 회전축(126)의 베어링부 및 편심부(126c, 126g, 126f)에는 오일 공급 유로(126a)에서 회전축(126)의 반경방향 외측으로 관통되는 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 오일 홀은 제1 오일 홀(128a), 제2 오일 홀(128b), 제3 오일 홀(128d), 제4 오일 홀(128e)을 포함할 수 있다.
먼저, 제1 오일 홀(128a)은 메인 베어링부(126c)의 외주면을 관통하도록 형성될 수 있다. 제1 오일 홀(128a)은 오일 공급 유로(126a)에서 메인 베어링부(126c)의 외주면으로 관통되도록 형성될 수 있다.
또한 제1 오일 홀(128a)은 예를 들어, 메인 베어링부(126c)의 외주면 중 상부를 관통하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 오일 홀(128a)이 복수개의 홀을 포함하는 경우, 각 홀은 메인 베어링부(126c)의 외주면 중 상부 또는 하부에만 형성될 수도 있고, 메인 베어링부(126c)의 외주면 중 상부 및 하부에 각각 형성될 수도 있다.
제2 오일 홀(128b)은 메인 베어링부(126c)와 편심부(126f) 사이에 형성될 수 있다. 제2 오일 홀(128b)은 도면에 도시된 것과 달리, 복수개의 홀을 포함할 수도 있다.
제3 오일 홀(128d)은 편심부(126f)의 외주면을 관통하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제3 오일 홀(128d)은 오일 공급 유로(126a)에서 편심부(126f)의 외주면으로 관통되도록 형성될 수 있다.
제4 오일 홀(128e)은 편심부(126f)와 서브 베어링부(126g) 사이에 형성될 수 있다.
오일 공급 유로(126a)를 통해 상부로 안내된 오일은, 제1 오일 홀(128a)을 통해 토출되어 메인 베어링부(126c)의 외주면에 전체적으로 공급될 수 있다.
또한, 오일 공급 유로(126a)를 통해 상부로 안내된 오일은, 제2 오일 홀(128b)을 통해 토출되어 선회 스크롤(140)의 상면에 공급되고, 제3 오일 홀(128d)을 통해 토출되어 편심부(126f)의 외주면에 전체적으로 공급될 수 있다.
또한, 오일 공급 유로(126a)를 통해 상부로 안내된 오일은, 제4 오일 홀(128e)을 통해 토출되어 서브 베어링부(126g)의 외주면 또는 선회 스크롤(140)과 고정 스크롤(150) 사이에 공급될 수 있다.
회전축(126)의 하단, 즉 서브 베어링부(126g)의 하단에는 제4공간(V4)에 채워진 오일을 펌핑하기 위한 오일피더(171)가 결합될 수 있다. 상기 오일피더(171)는 제4공간(V4)에 수용된 오일을 전술한 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)을 향해 공급하도록 형성될 수 있다.
오일피더(171)는 회전축(126)의 오일 공급 유로(126a)에 삽입되어 결합되는 오일공급관(173)과, 오일공급관(173)의 내부에 삽입되어 오일을 흡상하는 오일흡상부재(174)로 이루어질 수 있다.
오일공급관(173)은 토출커버(170)의 관통구멍(176)을 통과하여 제4공간(V4)에 잠기도록 설치될 수 있고, 오일흡상부재(174)는 프로펠러처럼 기능할 수 있다.
오일흡상부재(174)는 상기 오일흡상부재(174)의 길이방향을 따라 연장된 나선형 홈(174a)을 구비할 수 있다. 상기 나선형 홈(174a)은 오일흡상부재(174)의 둘레에 형성될 수 있으며, 전술한 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)을 향해 연장될 수 있다.
회전축(126)과 함께 오일피더(171)가 회전되면, 제4공간(V4)에 수용된 오일이 상기 나선형 홈(174a)을 따라서 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)로 안내될 수 있다.
로터(124) 또는 회전축(126)에는 소음진동을 억제하기 위한 밸런스 웨이트(127)가 결합될 수 있다. 밸런스 웨이트(127)는 구동모터(120)와 압축부(100) 사이의 제2 공간(V2)에 구비될 수 있다.
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기의 동작과정을 살펴보면, 다음과 같다.
구동모터(120)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 그 구동모터(120)의 로터(124)에 결합된 회전축(126)이 회전을 하게 된다. 그러면 회전축(126)에 편심 결합된 선회 스크롤(140)이 고정 스크롤(150)에 대해 선회운동을 하면서 선회랩(141)과 고정랩(151) 사이에 압축실(S1)이 형성된다. 압축실(S1)은 중심방향으로 점차 체적이 좁아지면서 연속하여 여러 단계로 형성될 수 있다.
그러면, 케이스(110)의 외부에서 냉매 흡입관(118)을 통하여 공급되는 냉매는 압축실(S1)로 직접 유입될 수 있다. 이 냉매는 선회 스크롤(140)의 선회운동에 의해 압축실(S1)의 토출실 방향으로 이동하면서 압축되었다가 토출실에서 고정 스크롤(150)의 토출구(153)를 통해 제3 공간(V3)으로 토출될 수 있다.
이 후, 제3 공간(V3)으로 토출되는 압축된 냉매는 고정 스크롤 토출공(155a) 및 프레임 토출공(131a)을 통해 케이스(110)의 내부공간으로 토출되었다가 냉매 토출관(116)을 통해 케이스(110)의 외부로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
압축기가 작동하는 동안에, 제4공간(V4)에 담긴 오일이 회전축(126)을 통해 상부로 안내되어 복수개의 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)을 통해 베어링부, 즉, 베어링면에 원활하게 공급됨으로써 베어링부의 마모가 방지될 수 있다.
또한, 복수개의 오일 홀(128a, 128b, 128d, 128e)을 통해 토출된 오일은 고정 스크롤(150)과 선회 스크롤(140) 사이에 유막을 형성하여 압축부에 기밀 상태가 유지되도록 할 수 있다.
이러한 오일로 인해, 압축부(100)에서 압축되어 제1토출공(153)으로 토출되는 냉매에는 오일이 혼입되어 있을 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 오일이 혼입된 냉매를 오일 혼입 냉매라고 할 수 있다.
이러한 오일 혼입 냉매가 상기 제2토출공(131a, 155a), 제2공간(V2) 및 냉매유로홈(112a)을 경유하여, 제1공간(V1)으로 안내된다. 그리고, 제1공간(V1)으로 안내된 오일 혼입 냉매 중 냉매는 냉매 토출관(116)을 통해 압축기의 외부로 토출될 수 있고, 오일은 오일회수유로(112b)를 통해 제4공간(V4)으로 회수될 수 있다.
예를 들어, 상기 오일회수유로(112b)는 케이스(110) 내에서 반경방향으로 가장 외측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 오일회수유로(112b)는 스테이터(122)의 외주면과 원통 쉘(111)의 내주면 사이의 유로, 메인 프레임(130)의 외주면과 원통 쉘(111)의 내주면 사이의 유로, 및 고정 스크롤(150)의 외주면과 원통 쉘(111)의 내주면 사이의 유로를 포함할 수 있다.
한편, 압축부(100)의 하단에 토출커버(170)가 결합되기 때문에, 압축부(100)의 하단과 토출커버(170)의 상단 사이에 미세한 틈이 존재할 수 있다. 이러한 미세한 틈은 냉매 누설의 원인이 될 수 있다.
즉, 압축부(100)의 제1토출공(153)을 통해 제3공간(V3)으로 냉매가 토출되어 제2토출공(131a, 155a)으로 안내될 때, 냉매의 일부가 압축부(100)와 토출커버(170) 사이에 존재할 수 있는 틈으로 누설될 수 있다.
또한, 이러한 냉매의 누설은 압축기의 압축 효율을 저하시킬 수 있는 문제가 있다. 이러한 문제는 압축부(100)와 토출커버(170) 사이(즉, 압축부(100)와 토출커버(170)의 결합부)에 구비되는 실링부재(210, 220) 및 압축부(100)와 토출커버(170)의 결합구조를 통해 해결될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 적용될 수 있는 압축기에 대해서 설명하였다. 특히, 스크롤 압축기에 대해서 설명하였으며, 차압에 의하여 오일을 공급하는 기본 구조에 대해서 설명하였다.
이하에서는, 전술한 차압에 의한 오일 공급 구조와 복합적으로 구현되는 오일 펌프를 통해서 오일을 공급하는 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
본 실시예에서는 도 1에 도시된 토출 커버 또는 머플러(170)와 고정 스크롤(150)을 이용하여 오일 펌프를 장착한 것을 특징으로 한다. 즉, 오일 펌프가 추가되며 오일 펌프의 장착을 위하여, 회전축, 머플러 그리고 고정 스크롤의 형상이 변경될 수 있다. 또한, 오일 펌프로 오일을 공급하기 위하여 오일 픽업이 부가될 수 있다. 상기 오일 픽업은 도 1에 도시된 오일 공급관(173)이나 오일흡상부재(174)를 포함하는 오일 피더(171)와 동일 또는 유사할 수 있다.
도 2에는 고정 스크롤(150)과 머플러(170) 그리고 오일 펌프 어셈블리(200)가 결합된 단면을 도시하고 있다. 도 3에는 도 2에 도시된 고정 스크롤(150)의 단면, 도 4에는 도 2에 도시된 머플러(170)의 단면이 도시되어 있다. 도 5에는 도 2에 도시된 펌프 어셈블리(200)가 분해된 단면을 도시하고 있다.
먼저, 고정 스크롤(150)과 머플러(170)는 서로 형합되어 결합될 수 있다. 이러한 형합 결합을 통해서 양자가 견고히 고정될 수 있다. 특히, 머플러(170) 기준으로, 머플러(170)의 반경 방향 외측에서 머플러와 고정 스크롤이 형합 결합되며, 머플러의 반경 방향 내측에서 머플러와 고정 스크롤이 형합 결합될 수 있다.
다음으로, 머플러(170)와 펌프 어셈블리(200)가 서로 형합되어 결합될 수 있다. 상기 펌프 어셈블리(200)는 외형을 형성하고 내부에 오일 펌프를 수용하는 하우징(210, 220)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(210, 220)의 적어도 일부가 머플리(170)에 삽입됨으로써 양자가 서로 결합될 수 있다.
특히, 상기 하우징(210, 220)은 상부 하우징과 하부 하우징을 포함하고 양자가 서로 결합될 수 있다. 양자의 결합에 의해서 내부 공간(P)이 형성되며 상기 내부 공간은 오일 펌프를 수용하는 공간이면서 오일이 유입되어 공급되는 임시 저유 공간일 수 있다.
상기 상부 하우징의 적어도 일부가 상기 머플러에 삽입될 수 있다. 이러한 삽입 결합에 의해서 하우징(210, 220)의 전후 좌우 이동이 제한된다. 볼트 또는 나사 결합에 의해서 하우징이 머플러에 견고히 고정 결합될 수 있다. 이러한 볼트 또는 나사 결합을 통해서 하우징의 회전이 제한된다. 결국 이러한 결합 구조에 의해서 머플러(170)의 중심과 펌프 어셈블리의 중심이 일치되고 이러한 중심의 일치가 견고히 유지될 수 있다.
또한, 고정 스크롤(150)과 하우징(210, 220)이 서로 형합되어 결합될 수 있다. 상기 하우징의 일부 구성이 상기 고정 스크롤에 삽입 결합될 수 있다. 특히, 하우징(210, 220)의 중심과 고정 스크롤(150)의 중심이 서로 일치하도록 양자가 결합될 수 있다.
도 2에는 미도시되었지만, 고정 스크롤(150)을 상하로 관통하는 회전축(126, 도 1 및 도 6 참조)은 머플러(170)를 상하로 관통하고 하우징(210, 220)의 일부를 관통한다. 즉, 회전축(126)은 고정 스크롤, 머플러(170) 그리고 상부 하우징(210)을 순차적으로 관통한 후 회전축의 하단 즉 하부 말단은 하부 하우징(220) 내부에 위치하게 된다.
상기 회전축(126)의 하부는 후술하는 바와 같이 오일 펌프를 구동하는 구동축이라 할 수 있다. 따라서, 이러한 회전축(126)의 동심이 견고히 유지되면서 회전이 수행될 수 있는 것이 매우 바람직하다. 이러한 이유로 상기 회전축(126)을 고정 스크롤(150), 머플러(170) 그리고 상부 하우징(210)이 감싸도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 펌프 어셈블리는 회전축(126)의 하단에 구비되어 회전축의 구동력에 의해서 오일을 펌핑함과 동시에 회전축을 회전 가능하게 지지하는 기능을 수행하게 된다.
그리고, 저유 공간(V4, 도 1 참조)과 펌프 어셈블리(200) 사이에는 오일 공급로를 형성하는 오일 픽업(300)이 구비될 수 있다.
고정 스크롤(150), 머플러(170) 그리고 펌프 어셈블리(200) 사이의 결합 관계에 대해서 보다 상세히 설명한다.
고정 스크롤의 중심에는 상기 회전축(126)이 관통되어 수용되는 축수부(152)가 구비되며, 상기 축수부는 상기 저유 공간 방향으로 돌출된 제1보스(158)를 포함할 수 있다.
상기 제1보스(158)는 경판부(154)로부터 하부로 돌출되어 형성될 수 있다. 따라서, 경판부의 두께와 제1보스의 두께를 합한 길이만큼 고정 스크롤이 회전축(126)을 감싸게 된다. 즉, 회전축을 지지하는 면적이 증가하게 된다.
제1보스(158)은 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 축수부(152)와 제1보스(158) 내부에는 서브 베어링이 구비될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 회전축(126) 중 서브 베어링부(126g)가 상기 축수부(152)에 의해서 회전 가능하게 지지될 수 있다.
머플러(170)는 용기 형상의 바디(177)을 포함할 수 있으며, 머플러 바디(177)는 높이에 비해 직경이 더욱 큰 원형 용기 형상을 가질 수 있다. 머플러(170) 바디(177)의 상부 반경 방향 외측에는 고정 스크롤과 형합되기 위한 플렌지(177a)가 형성될 수 있으며, 상기 플렌지(177a)에 볼트 또는 나사 결합을 통해서 머플러가 고정 스크롤 하부에서 고정 스크롤과 결합될 수 있다.
머플러 바디(177)의 반경 방향 내측에는 펌프 장착부(178)가 형성될 수 있다. 상기 펌프 장착부는 상기 머플러 바디(177)의 중심에서 상부로 융기된 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면 펌프 장착부에 의해서 펌프가 장착되는 공간(179)이 형성될 수 있다. 이러한 공간은 머플러 바디(177)의 중심이 구동 모터 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다.
따라서, 상기 펌프 장착부(178)은 원기둥 형태의 함몰 공간을 형성하고 이러한 함몰 공간이 펌프 장착 공간을 형성하게 된다.
상기 펌프 장착부(178)의 중심 부분에는 회전축(126)이 상하로 관통되기 위한 축수부(178b)가 형성되며, 이러한 축수부는 상기 구동모터 방향으로 돌출된 제2보스(178a)를 포함할 수 있다.
상기 제2보스(178a)는 중공 형상으로 형성되어 고정 스크롤의 제1보스(158)을 수용할 수 있다. 따라서, 머플러(170)는 반경 방향 외측에서 고정 스크롤과 형합 결합되며 반경 방향 내측에서 고정 스크롤과 형합 결합될 수 있다. 아울러, 상기 제1보스와 제2보스는 일정 거리 중첩되기 때문에 상하 또는 좌우 이동이 제한되어 보다 견고히 결합될 수 있다.
상기 제2보스(178a)의 돌출 형상으로 인해 제1보스의 삽입 깊이가 커지게 된다. 즉, 펌프 장착부(178)의 두께보다 커지게 된다.
그리고, 제2보스(178a)의 내측에는 오링홈(178d)가 형성될 수 있다. 상기 제2보스(178a)의 내측 중공을 통해서 제1보스가 삽입된다. 따라서, 제1보스(158)의 반경 방향 외측에서 의도치 않은 오일의 누수 또는 압축 냉매의 누수가 발생될 수 있다. 따라서, 오링을 통해서 이러한 누수가 미연에 방지될 수 있다.
상기 제2보스의 돌출 형상은, 이러한 오링 장착 길이 그리고 제1보스 삽입 길이의 확보뿐만 아니라, 머플러, 고정 스크롤 그리고 회전축 사이의 동심 유지를 위한 것이라고도 할 수 있다.
한편, 상기 펌프 장착부(178)에는 복수 개의 결합홀(178c)이 형성될 수 있다. 그리고 펌프 어셈블리의 상부 하우징에도 결합홀(211)이 형성될 수 있다. 상기 결합홀(178c, 211)을 통해서 상기 머플러(170)와 상부 하우징(210)이 서로 결합될 수 있다.
다시 말하면, 펌프 장착부(178)에 상부 하우징이 체결된 후 상부 하우징에 하부 하우징이 체결될 수 있다. 따라서, 상기 상부 하우징과 하부 하우징에는 볼트, 리벳 또는 나사 체결을 위한 결합홀(211, 221)이 형성될 수 있다. 이러한 이유로, 상부 하우징에는 펌프 장착부 체결을 위한 결합홀과 하부 하우징 장착을 위한 결합홀을 각각 복수 개 구비될 수 있다. 이들 결합홀은 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
상기 펌프 어셈블리(200)의 상부 하우징(210)에는 상기 회전축(126)이 관통되어 수용되는 축수부(213)가 구비되며, 상기 축수부는 상기 구동 모터 방향으로 돌출된 제3보스(214)를 포함할 수 있다.
상기 제3보스(214)는 상부 하우징(210)의 상면에서 상부로 돌출되어 형성되며, 이러한 돌출 부분은 제1보스(158)의 내부로 삽입될 수 있다. 즉, 제1보스의 원통형 중공에 상기 제3보스가 형합될 수 있다. 따라서, 제1보스와 제3보스가 일정 거리 중첩됨으로써 양자의 결합 및 동심이 견고히 유지될 수 있다.
결국, 본 실시예에 따르면, 반경 방향 외측에서 내측으로 머플러의 제2보스(178a), 고정 스크롤의 제1보스(158) 그리고 펌프 어셈블리의 제3보스(214)가 서로 중첩되어 위치하게 된다. 그리고, 이들 보스들의 중심에는 회전축(126)이 관통되어 지지될 수 있다. 그러므로, 회전축의 동심 그리고 이들 보스들의 동심이 일치되어 견고히 유지될 수 있다.
상부 하우징(210)의 제3보스 하부에는 일정 공간이 형성된다. 상기 공간에는 오일펌프(230)가 위치된다. 따라서, 이러한 공간을 펌프 공간(펌핑 공간, P) 내지는 일시 저유 공간(212)이라 할 수 있다.
상기 상부 하우징(210)의 하부에서 하부 하우징이 상기 상부 하우징과 결합될 수 있다. 이러한 결합에 의해서 상기 펌프 공간(P)이 실질적으로 밀폐될 수 있다.
상기 하부 하우징에는, 상기 회전축의 말단이 삽입되어 지지되는 말단 축수부(224)가 구비될 수 있다. 따라서, 회전축의 말단은 저유공간(V4)에 노출되지 않고 펌프 하우징(210, 220) 내부 공간에 위치하게 된다. 그리고, 상기 말단 축수부는 회전축의 하단을 감싸게 된다. 그러므로, 마찬가지로 회전축의 동심 유지에 기여하게 된다.
한편, 펌핑 공간(P) 내부로 오일을 펌핑해야 한다. 오일은 저유 공간(V4) 내부에 위치하게 된다. 이를 위해서 펌핑 공관과 저유 공간 사이를 연통시키는 연통부가 필요하다. 이러한 연통부(223)는 하부 하우징에 형성될 수 있다.
또한, 상기 펌핑 공간(P)과 저유 공간(V4)의 오일 레벨 차이를 해결하기 위한 구성이 필요하다. 왜냐하면, 펌핑 공간은 일반적인 오일 레벨보다 높은 곳에 위치하기 때문이다. 이를 위해서 하부 하우징에는 오일 픽업(300)이 장착될 수 있다.
상기 오일 픽업(300)은 파이프 형태를 가질 수 있으며, 상기 하부 하우징의 하부에 삽입 결합될 수 있다. 이를 위해서, 상기 하부 하우징(220)에는 오일 픽업 장착홈(222)가 형성될 수 있다. 상기 오일 픽업 장착홈(222)는 상기 연통부(223)와 연통되어 있다. 따라서, 오일 픽업을 통해서 유입되는 오일은 상기 연통부를 지나서 펌핑 공간(P) 내부로 유입될 수 있다.
오일펌프(230)은 전술한 펌핑 공간(P) 내부에 구비되는 펌프로 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 5에는 일례로 트로코이드 펌프가 도시되어 있다. 물론, 이러한 트로코이드 펌프가 아닌 기어 펌프가 구비될 수도 있다.
오일펌프(230)은 외부 기어(236)과 내부 기어(235)를 포함할 수 있다. 상기 외부 기어의 중심부에 상기 내부 기어(235)가 삽입되어 회전하게 된다. 상기 내부 기어(236)는 회전축의 하부 말단인 펌프 결합부(126h)와 형합될 수 있다. 따라서, 회전축의 회전을 통해서 내부 기어(236)가 회전할 수 있다.
상기 내부 기어(235)은 상기 외부 기어(236)에 대해서 편심 회전을 할 수 있다. 즉, 회전축과 내부 기어는 편심을 갖도록 서로 결합될 수 있다. 그리고 내부 기어의 치(tee)의 개수보다 외부 기어의 치의 개수가 1개 더 많을 수 있다. 상기 내부 기어가 편심 회전을 함에 따라 펌프(230) 외부로부터 오일을 펌핑하게 되고, 펌핑된 오일은 펌프(230)로 유입된 후 외부로 배출될 수 있다.
이를 위해서, 상기 회전축 특히 펌프 결합부(126h)에는 오일이 토출될 수 있는 중공(126a)가 형성될 수 있다. 이러한 중공은 회전축(126)의 상부로까지 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 중공(126a)은 도 1 및 도 6을 참조하면 회전축의 메인 메어링부(126c)의 상측까지 더욱 연장될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 중공(126a)가 회전축 내부를 관통하여 베어링과 같은 구성 요소들로 오일을 공급하게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(126)은 모터 결합부(126b), 메인 베어링부(126c), 편심부(126f), 서브 베어링부(126g) 그리고 펌프 결합부(126h)를 포함할 수 있다. 오일 펌프가 장착되지 않는 경우에 비해서 펌프 결합부가 더 추가될 수 있음을 알 수 있다.
여기서, 상기 펌프 결합부(126h)는 회전축의 다른 부분에 비해서 큰 힘을 지지할 필요가 없고 직경과 높이가 상대적으로 작을 수 있다. 그러므로, 전체적인 회전축의 하중 및 강도 설계에 미치는 영향이 매우 적다. 따라서, 종래의 회전축에 단순 부가될 수 있으므로, 새로운 회전축의 설계 및 제작이 매우 용이하다고 할 수 있다.
한편, 오일펌프의 하우징(210, 220) 내부에 구비되는 말단 축수부는 펌핑 공간 하부에 위치하게 된다. 따라서, 상기 말단 축수부는 펌핑 공간보다 먼저 오일이 채워지는 공간이라 할 수 있다. 다시 말하면, 펌프가 작동하지 않는 경우에는 상기 말단 축수부에 오일이 고여있게 된다.
이러한 말단 축수부를 통해서 연속적으로 오일이 공급될 수 있다. 즉, 말단 축수부 내에 구비되는 펌프 결합부 하단의 중공부는 말단 축수부로부터 시작되기 때문이다. 항상 오일이 고여있는 공간으로부터 오일 펌핑이 시작되므로, 연속적이고 안정적인 오일 공급이 수행될 수 있다.
회전축의 하단을 감싸게 된다. 그러므로, 마찬가지로 회전축의 동심 유지에 기여하게 된다.
전술한 실시예에 따르면, 구동 모터의 하부(up-stream)에서 냉매의 압축이 수행되는 압축기에서, 암축기의 운전 영역을 확대하면서 저부하/저압력비 운전영역의 급유 신뢰성을 확보할 수 있다. 즉, 차압 소스가 부족한 저압력비 영역에서 오일펌프의 구동에 의해서 추가로 차압이 발생될 수 있다. 또한, 회전축과 오일펌프의 동심이 효과적이고 견고히 유지될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면 단순히 차압에 의한 오일 공급에 비해서 2배 가량의 오일을 공급할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 오일 공급량이 증가될 수 있다.
그런데, 오일 공급량이 증가되면 오일 회수량이 적어질 우려가 있을 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 구동 모터의 상측에서 구동 모터에 의한 원심 분리가 수행될 수 있으므로, 일례로 하부 압축 그리고 상부 원심 분리가 수행되는 압축기에서는, 효과적인 오일 분리 및 회수가 가능하게 된다.
100: 압축부 110: 케이스
112, 113 : 상부 쉘 111 : 원통 쉘
120: 구동 모터 126: 회전축
130: 메인 프레임 140: 선회 스크롤
150: 고정 스크롤 200 : 펌프 어셈블리

Claims (20)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 내측에 장착되는 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 내측에서 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하는 구동모터;
    상기 케이스 내부에서 상기 구동모터의 일측(downstream side)과 상기 케이스에 의해 정의되며, 압축된 냉매와 윤활 오일의 원심 분리가 수행되는 원심분리 공간;
    상기 케이스에 구비되어 상기 원심분리공간 내부의 냉매를 상기 케이스 외부로 토출시키는 토출관;
    상기 로터에 결합되어 회전하며, 오일 공급 유로가 형성된 회전축;
    상기 구동모터의 타측(upsteam side)에 구비되며, 상기 회전축의 회전에 의해서 냉매가 압축되는 압축부;
    상기 회전축 하단에 구비되어, 상기 회전축과 일체로 회전하여 오일을 펌핑하는 펌프 어셈블리; 그리고
    상기 펌프 어셈블리와 상기 케이스 내부에 형성되는 저유 공간 사이의 오일 공급로를 형성하는 오일 픽업을 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축부는, 상기 압축부로부터 토출된 압축 냉매를 수용하여 상기 토출관으로 안내하도록 구비되는 머플러를 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축부는, 고정 스크롤과 상기 고정 스크롤에 대해서 선회 이동을 통해서 냉매를 압축하도록 구비되는 선회 스크롤을 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 스크롤의 중심에는 상기 회전축이 관통되어 수용되는 축수부가 구비되며,
    상기 축수부는 상기 저유 공간 방향으로 돌출된 제1보스를 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 머플러의 중심에는 상기 구동 모터 방향으로 함몰되어 상기 펌프 어셈블리가 장착되는 펌프 장착부가 형성됨을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펌프 장착부의 중심에는 상기 회전축이 관통되어 수용되는 축수부가 구비되며,
    상기 축수부는 상기 구동 모터 방향으로 돌출된 제2보스를 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2보스 내부로 상기 제1보스의 적어도 일부가 삽입되어, 상기 제1보스와 제2보스가 중첩되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 펌프 어셈블리는, 상기 회전축과 연결되는 오일펌프와 상기 오일펌프를 수용하는 펌프 하우징을 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펌프 하우징은, 상기 머플러의 펌프 장착부에 삽입 장착되는 상부 하우징과 상기 상부 하우징과 결합되는 하부 하우징을 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제9에 있어서,
    상기 상부 하우징에는 상기 회전축이 관통되어 수용되는 축수부가 구비되며, 상기 축수부는 상기 구동 모터 방향으로 돌출된 제3보스를 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제10 있어서,
    상기 제1보스 내부로 상기 제3보스의 적어도 일부가 삽입되어, 상기 제1보스와 제3보스가 중첩되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 하우징에는, 상기 회전축의 말단이 삽입되어 지지되는 말단 축수부가 구비됨을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부 하우징의 축수부와 상기 하부 하우징 말단 축수부 사이에는 상기 오일펌프가 장착되는 펌핑 공간이 형성되며,
    상기 하부 하우징에는 상기 펌핑 공간과 상기 저유 공간과 연통시키기 위한 연통부가 형성됨을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연통부는, 상기 오일 픽업이 삽입 장착되는 픽업 장착홈를 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하부 하우징에는 볼트 또는 리벳이 삽입되어 상기 상부 하우징과 결합되기 위한 복수 개의 결합홀이 형성됨을 특징으로 하는 압축기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은,
    상기 구동 모터와 결합되는 모터 결합부;
    상기 모터부에서 연장되는 메인 베어링 결합부;
    상기 메인 베어링 결합부에서 연장되어 상기 선회 스크롤과 결합되는 편심 결합부;
    상기 편심부에서 연장되는 서브 베어링 결합부; 그리고
    상기 서브 베어링 결합부에서 연장되어, 상기 펌프 어셈블리와 결합되는 펌프 결합부를 포함함을 특징으로 하는 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 모터 결합부, 메인 베어링 결합부, 상기 서브 베어링 결합부 그리고 펌프 결합부는 동축을 갖고, 상기 펌프 결합부의 외경이 가장 작은 것을 특징으로 하는 압축기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 펌프 어셈블리 내부에 오일펌프를 수용하는 펌프 공간을 갖는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징 내부 상기 펌프 공간 하부에는, 상기 회전축의 펌프 결합부의 말단이 위치하는 말단 축수부가 형성됨을 특징으로 하는 압축기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 말단 축수부 내부에 구비된 오일이 상기 회전축의 오일 공급 유로를 통해서 상부로 이송되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 압축부는 상기 오일 공급 유로의 압력보다 낮은 압력을 갖는 배압실을 포함하고,
    상기 오일 공급 유로와 배압실 사이의 차압과 상기 오일펌프의 펌핑 압력에 의해서 오일이 상부로 이송되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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